淺談B4 封裝三極管壽命試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)

孫佳良

（中國(guó)振華集團(tuán)永光電子有限公司，貴州 貴陽550018）

1 概述

半導(dǎo)體產(chǎn)品生產(chǎn)試驗(yàn)過程中，器件的壽命試驗(yàn)是質(zhì)量考核中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。本文是針對(duì)B4 型封裝三極管的壽命試驗(yàn)工作原理及模擬其工作狀態(tài)設(shè)備線路設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單解析。器件的試驗(yàn)過程為常溫環(huán)境下進(jìn)行，所加試驗(yàn)條件為高精度恒流穩(wěn)壓試驗(yàn)條件，這樣要求恒流源及穩(wěn)壓源要具有較高的精度和可靠性，才能使器件在連續(xù)1000 小時(shí)以上的試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)正常工作。

2 設(shè)備機(jī)柜的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)備面板功能的設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)B4 型封裝三極管的壽命試驗(yàn)要求，其設(shè)備面板功能應(yīng)包括以下方面內(nèi)容：（1）IC電流數(shù)字顯示表頭。（2）VCE電壓數(shù)字顯示表頭。（3）IC調(diào)節(jié)部分。（4）VCE調(diào)節(jié)部分。（5）工位檢測(cè)轉(zhuǎn)換部分。（6）N/P 型轉(zhuǎn)換部分。

2.2 設(shè)備整體機(jī)柜的設(shè)計(jì)。（1）外部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。由于B4 型三極管的封裝外形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為此，設(shè)備機(jī)柜器件安裝應(yīng)采用平臺(tái)式，以方便器件的安裝及拆卸。機(jī)柜的前面板部分設(shè)計(jì)為各試驗(yàn)區(qū)的各項(xiàng)參數(shù)的數(shù)字表頭顯示、工位檢測(cè)轉(zhuǎn)換開關(guān)、N/P型轉(zhuǎn)換部分和強(qiáng)電控制開關(guān)；中間平臺(tái)部分為試驗(yàn)夾具部分。為考慮設(shè)備的整體散熱效果，機(jī)柜的左、右兩側(cè)蓋板加開條形通風(fēng)孔，并可拆卸。機(jī)柜的后面板為開兩扇對(duì)開門，以方便維修使用。機(jī)柜的底部安裝四個(gè)大腳輪，便于設(shè)備的整體移動(dòng)。（2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。機(jī)柜的下半部分安裝功率變壓器、控制變壓器，中間隔板安裝各工位限流功率電阻、肖振電路及恒流控制等部件。機(jī)柜的中間隔板安裝為四組試驗(yàn)恒流穩(wěn)壓電源，供兩路獨(dú)立試驗(yàn)單元進(jìn)行壽命試驗(yàn)使用。機(jī)柜的上面水平面板上設(shè)計(jì)為兩路，每路為45 只夾具座，供試驗(yàn)老化器件安裝使用。夾具上方為控制面板，用于安裝設(shè)備各控制按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)以及電流、電壓參數(shù)顯示數(shù)字表頭。

3 控制電路的設(shè)計(jì)

3.1 主機(jī)部分。由控制變壓器供給各恒流源控制電路電源，由功率變壓器、各工位控制回路、電流表、工位轉(zhuǎn)換開關(guān)組成，整機(jī)共兩組恒流源和兩組穩(wěn)壓源，一共有兩個(gè)獨(dú)立試驗(yàn)區(qū)。

圖1

3.2 電源功率及試驗(yàn)工位。每路恒流源電壓輸出最高為100V，電流輸出最大為5A，每路穩(wěn)壓源電壓輸出最高為100V，電流輸出最大為5A，每組電源對(duì)應(yīng)一塊夾具板，每塊夾具板為48 個(gè)工位，共96 個(gè)工位，能同時(shí)滿足兩組45 只不同試驗(yàn)條件的器件進(jìn)行試驗(yàn)要求。

3.3 設(shè)備面板功能設(shè)計(jì)。該設(shè)備面板設(shè)計(jì)有IC 電流顯示，VCE 電壓顯示，還有IC/VCE 調(diào)節(jié)旋鈕，以及N/P 型器件選擇開關(guān)，管位檢測(cè)按鈕。具有操作方便，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔等優(yōu)點(diǎn)。

3.4 控制電源部分設(shè)計(jì)?？刂齐娫措娐酚山涣骺刂谱儔浩鬏敵龅?組抽頭分別供給集成穩(wěn)壓器CW7805/CW1815/CW7915，輸出為＋5V 和±15V，分別供給檢測(cè)數(shù)字面板表頭和集成電路的工作電壓。

3.5 主回路電路設(shè)計(jì)。由于半導(dǎo)體產(chǎn)品生產(chǎn)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求，B4 型封裝三極管器件在壽命試驗(yàn)中電路設(shè)計(jì)為共基極線路，因此該設(shè)備主回路電路設(shè)計(jì)為共基極老化電路，保證B4 型封裝三極管的壽命試驗(yàn)符合試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求，所加試驗(yàn)條件為高精度恒流穩(wěn)壓條件，且恒流源及穩(wěn)壓源具有較高的精度和可靠性。

3.6 整機(jī)規(guī)格尺寸。設(shè)備體積：L1000×W780×H1200（mm）；設(shè)備重量：100Kg；設(shè)備功率：1.5KW。

3.7 試驗(yàn)區(qū)域。試驗(yàn)區(qū)域是用于試驗(yàn)器件的安裝，整機(jī)有兩塊夾具板，共96 個(gè)試驗(yàn)工位。

安裝時(shí)要注意器件的引腳排列。

3.8 主回路原理圖的設(shè)計(jì)。（1）強(qiáng)電開關(guān)具有斷電保護(hù)功能，當(dāng)試驗(yàn)過程因各種原因發(fā)生斷電后自動(dòng)斷電，在電源恢復(fù)后設(shè)備不會(huì)開機(jī)，只有當(dāng)試驗(yàn)員發(fā)現(xiàn)并將所加試驗(yàn)條件全部降為零位時(shí)，重新開機(jī)試驗(yàn)，以防止被試驗(yàn)器件受到?jīng)_擊而損害。（2）主回路分為恒流控制單元（如圖1 所示）。

3.9 工位檢測(cè)電路。該設(shè)備各試驗(yàn)區(qū)具有獨(dú)立恒流IC電流、VCE電壓顯示，用于進(jìn)行各工位被試器件的試驗(yàn)參數(shù)檢測(cè)和試驗(yàn)過程監(jiān)視。

4 達(dá)到的技術(shù)效果

4.1 試驗(yàn)范圍。滿足B4 封裝三極管進(jìn)行壽命試驗(yàn)要求。

4.2 技術(shù)參數(shù)。（1）單工位試驗(yàn)電流：0～100mA（連續(xù)可調(diào)）。（2）單工位試驗(yàn)電壓：0～100V（負(fù)載為獨(dú)立恒流工作方式）。（3）精度：電流精度：≤±1%，電壓精度：≤±1%。

4.3 試驗(yàn)容量。每塊板2 個(gè)工位，共有96 工位，滿足試驗(yàn)抽樣使用要求。

5 材料的選擇

在設(shè)備的設(shè)計(jì)研制過程中，筆者查閱了大量的資料，對(duì)元器件的相關(guān)知識(shí)得以深入的了解，對(duì)線路應(yīng)用技術(shù)得以靈活應(yīng)用是設(shè)計(jì)好該設(shè)備恒流穩(wěn)壓源的前提。對(duì)元器件的透徹了解和應(yīng)用，才能更好的解決制造、調(diào)試過程中出現(xiàn)的各種異?，F(xiàn)象。在設(shè)計(jì)的最初，各個(gè)元器件的選擇非常重要。例如：恒流調(diào)整管的選擇，采用高可靠金屬封裝3DK109 來實(shí)現(xiàn)，可靠性較高。

6 結(jié)論

在設(shè)計(jì)和實(shí)際制造過程中，每一個(gè)小小的失誤都有可能引起設(shè)備在通電調(diào)試過程中出現(xiàn)各種異常現(xiàn)象，設(shè)計(jì)者要對(duì)原理、功能、各元器件的性能參數(shù)使用都要有一定水平的應(yīng)用基礎(chǔ)。否則設(shè)備在制造調(diào)試過程將會(huì)出現(xiàn)各種無法意料的現(xiàn)象，使得設(shè)備難以順利進(jìn)行，乃至無法進(jìn)行，以失敗而告終。

該設(shè)備從最初電路圖的設(shè)計(jì)、材料清單計(jì)劃、元器件的選擇，還有機(jī)柜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)加工都十分成功。為考慮設(shè)備工作過程中的散熱問題，主回路變壓器、調(diào)壓器等發(fā)熱器件的位置擺放也十分關(guān)鍵，在線路連接及調(diào)試過程中出現(xiàn)的各種各樣現(xiàn)象，筆者充分應(yīng)用線路知識(shí)，通過元器件或線路消除制造過程中的各種問題，從而制造出精確、測(cè)試精度較高、滿足試驗(yàn)要求的試驗(yàn)臺(tái)。

筆者在設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試全過程中，在原器件的選購、安裝、測(cè)試及制造過程都本著嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的態(tài)度，精益求精的精神，認(rèn)真的分析其中的不足，分析其中的問題所在，這樣才使該設(shè)備得以設(shè)計(jì)更合理。